"Метрология и нормирование точности", шпиндельная головка + контрольная по нормирование точностиОсновным точным требованием является обеспечение минимального радиального биения посадочных мест шпинделей под режущий инструмент. Так же должна быть обеспечена прочность и износостойкость деталей шпиндельной головки. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
1.Обоснование назначенных посадок. d 1 : D -6 x 11 x 14 x 3 D . Данное центрирование применяется для повышения точности соосности элементов соединения. d 2 : 47 - соединение крышки с корпусом шпиндельной головки. Точность крепления не нужна, поэтому и выбирается посадка в системе отверстия с зазором. d 3 : 17 - посадка подшипника на валу. Для точной фиксации и предохранения от поворотов подшипника на валу, выбирается посадка с гарантированным натягом, в системе вала. d 4 : 47 - соединение подшипника по наружному кольцу в обойме. Необходимо чтобы наружное кольцо изредка поворачивалось для предотвращения образования лунок на внутренней поверхности наружного кольца подшипника.
Поэтому выбирается переходная посадка в системе отверстия. d 5 : 50 - крепление обоймы в корпусе шпиндельной головки. Обойма должна находится в корпусе неподвижно, поэтому выбирается посадка с натягом в системе отверстия. d 6 : 15 - посадка зубчатого колеса на валу. Требуется гарантированный натяг, при сборке посадка будет производится при нагреве зубчатого колеса. Посадка выполняется в системе отверстия. d 7 : 14 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал. Так как посадка осуществляется при помощи шпоночного соединения, выбираем переходную посадку в системе отверстия. d 8 : 14 - посадка втулки подшипника скольжения и шпиндельного вала. В данном случае необходим гарантированный зазор для поступления | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
смазки между втулкой подшипника и шпиндельного вала, поэтому выбирается внесистемная посадка с зазором. d 9 : 22 - крепление втулки подшипника скольжения в промежуточной плите. Для более легкой сборки выбирается переходная посадка в системе отверстия. d 10 : 32 H 14 (+0,620) – выточка под кольцо подшипника. Не требуется точность. d 11 : 14 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал.
Аналогично d 7. d 12 : 18 - посадка шпиндельного вала и ходовой втулки. Выбирается посадка с зазором стремящимся к нулю, так как необходим доступ смазки, для уменьшения трения. d 13 : 24 - сопряжение ходовой втулки и корпуса шпиндельной головки. Необходимы неподвижность и простота сборки, поэтому выбираем переходную посадку в системе отверстия. d 14 : 14 - посадка упорного подшипника на шпиндельном валу. Для неподвижной фиксации подшипника на валу, выбирается посадка с натягом в системе вала. d 15 : 22 - крепление втулки подшипника и блока зубчатых колес. Так как необходимо неподвижное соединение и легкость сборки, выбирается переходная посадка в системе отверстия. d 16 : 16 - крепление втулки подшипника с осью. Выбирается посадка с зазором для возможности движения и для поступления смазки в зону трения. d 17 : 14 - крепление распорной втулки на шпиндельном валу. Посадка на требует особой точности, поэтому выбирается посадка с зазором в системе отверстия. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
d 18 : 14 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал.
Аналогично d 7. d 19 : 10 H 14 (+0,360) – крепежные отверстия в корпусе шпиндельной головки. Особая точность не требуется. d 20 : 15 - крепление оси в корпусе шпиндельной головки. Выбирается посадка с натягом в системе отверстия. d 21 : 17 - крепление распорной втулки на валу между подшипников. Выбирается посадка с зазором в системе отверстия. | ||||||
Лист | ||||||
2. Расчетная часть . 2.1. Расчет характеристик посадок для гладких соединений.
Соединение d 11 - посадка зубчатого колеса на шпиндельный вал. d 11 = 14 Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,018 мм; EJ =0. Вал: es = +0,012 мм; ei = +0,001 мм. Схема полей допусков: Отверстие: D max = D + ES = 14 + 0,014 = 14,018 мм D min = D + EI = 14 + 0 = 14 мм TD = ES – EI = 0,018 – 0 = 0,018 мм Вал : d max = d + es = 14 + 0,012 = 14,012 мм d min = d + ei = 14 + 0,001 = 14,001 мм Td = es – ei = 0,012 – 0,001 = 0,011 мм Сопряжение: S max = ES – ei = 0,018 – 0,001 = 0,017 мм N max = es – EI = 0,012 – 0 = 0,012 мм T (S, N) = N max + S max = 0,012 + 0,017 = 0,029 мм T (S, N) = TD + Td = 0,018 + 0,011 = 0,029 мм | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Соединение d 12 - посадка шпиндельного вала и ходовой втулки. d 12 = 18 Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,018 мм; EJ =0. Вал: es = -0,016 мм; ei = -0,034 мм. Схема полей допусков: Отверстие: D max = D + ES = 18 + 0,018 = 18,018 мм D min = D + EI = 18 + 0 = 18 мм TD = ES – EI = 0,018 – 0 = 0,018 мм Вал : d max = d + es = 18 - 0,016 = 17,984 мм d min = d + ei = 18 - 0,034 = 17,966 мм Td = es – ei = -0,016 + 0,034 = 0,018 мм Сопряжение: S max = ES – ei = 0,018 + 0,034 = 0,052 мм S min = EI – es = 0 +0,016 = 0,016 мм S m = (S max + S min )/2 = (0,052 +0,016) /2 = 0,034 мм TS = S max - S min = 0,052 – 0,016 = 0, 036 мм TS = TD + Td = 0,018 + 0,018 = 0, 036 мм | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
2.2. Расчет исполнительных размеров системы калибров. Для соединения d 12 = 18 Расчет калибр-пробки . Контролируемый размер 18Н7. По данным ГОСТ 24853: Z == 0,0025 мм H = 0,003 мм Y = 0,002 мм Расчеты: ПР max = D min + Z + = 18 + 0,0025 + 0,0015 = 18,004 мм ПР min = D min + Z - = 18 + 0,0025 – 0,0015 = 18,001 мм ПР изн = D min – Y = 18 – 0,002 = 17,998 мм ПР исп = (ПР max ) -Н = 18,004 -0,003 НЕ max = D max + = 18,018 + 0,0015 = 18,020 мм НЕ min = D max - = 18,018 – 0,0015 = 18,017 мм НЕ исп = (НЕ max ) –Н = 18,020 -0,003 Схема расположения полей допусков калибра-пропки: | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Расчет скобы.
Контролируемый размер 18 f 7. Z 1 = 0,0025 мм H 1 = 0,003 мм Y 1 = 0,002 мм H р = 0,0012 мм Расчет рабочего калибра: ПР max = d max - Z 1 + = 17,984 - 0,0025 + 0,0015 = 17,983 мм ПР min = d max - Z 1 - = 17,984 - 0,0025 – 0,0015 = 17,980 мм ПР изн = d max + Y 1 = 17,984 – 0,002 = 17,982 мм ПР исп = (ПР min ) + H 1 = 17,980 -0,003 НЕ max = d min + = 17,966 + 0,0015 = 17,968 мм НЕ min = d min - = 17,966 – 0,0015 = 17,965 мм НЕ исп = (НЕ min ) + H 1 = 17,965 -0,003 Расчет контркалибров: К-ПР max = d max - Z 1 + = 17,984 - 0,0025 + 0,0006 = 17,982 мм К-ПР min = d max - Z 1 - = 17,984 - 0,0025 – 0,0006 = 17,981 мм К-ПР исп = (К-ПР max ) - H р = 17,982 -0,0012 К-НЕ max = d min + = 17,966 + 0,0006 = 17,967 мм К-НЕ min = d min - = 17,966 – 0,0006 = 17,965 мм К-НЕ исп = (К-НЕ max ) - H р = 17,967 -0,0012 К-И max = d max - Y 1 + = 17,984 – 0,002 + 0,0006 = 17,983 мм К-И min = d max - Y 1 - = 17,984 – 0,002 – 0,0006 = 17,981 мм К-И исп = (КИ max ) – H р = 17,983 -0,0012 Исполнительные размеры округлены по правилам ГОСТ 2483. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Схема расположения полей допусков калибр-скобы и контркалибра. Рисунок 4. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
2.3. Расчет характеристик посадок подшипника.
Подшипниковый узел ведущего вала. К данному узлу шпиндельной головки не предъявлено особых требований к точности, следовательно, выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник нулевого класса точности 303. ГОСТ 8338-75 Внутренний диаметр d = 17 мм Наружный диаметр D = 47 мм Ширина b = 14 Наружное кольцо испытывает местное нагружение, то есть подшипниковую втулку следует выполнить с полем допуска Н7. Это обеспечит зазор в целях медленного поворачивания кольца для равномерного износа беговой дорожки. Внутреннее кольцо подшипника испытывает циркулярное нагружение, следовательно вал следует выполнить с полем допуска k 6 для обеспечения натяга. Расчет характеристик посадок подшипника по внутреннему диаметру на вал 17 Отверстие 17 L 0: Вал 17 k 6: D = 17 мм d = 17 мм ES = 0 es = +0,012 мм EI = -0,007 мм ei = +0,001 мм Схема полей допусков: D max = D + ES = 17 + 0 = 17 мм D min = D + EI = 17 – 0,007 = 16,993 мм TD = ES – EI = 0 + 0,007 = 0,007 мм d max = d + es = 17 + 0,012 = 17,012 мм d min = d + ei = 17 + 0,001 = 17,001 мм | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Td = es – ei = 0,012 – 0,001 = 0,011 мм N max = es – EI = 0,012 + 0,007 = 0,019 мм N min = ei – ES = 0,001 – 0 = 0,001 мм N m = (N max + N min ) /2 = (0,019 + 0,001) /2 = 0,01 мм TN = N max - N min = 0,019 - 0,001 = 0,018 мм Расчет характеристик посадок подшипника по наружному диаметру. 47 Отверстие 47Н7: Вал 47 l 6: D = 47 мм d = 47 мм ES = +0,025 мм es =0 EI = 0 ei = -0,008 мм Схема полей допусков: D max = D + ES = 47 + 0,025 = 47,025 мм D min = D + EI = 47 + 0 = 47 мм TD = ES – EI = 0,025 - 0 = 0,025 мм d max = d + es = 47 + 0 = 47 мм d min = d + ei = 47 - 0,008 = 46,992 мм Td = es – ei = 0 + 0,008 = 0,008 мм S max = ES – ei = 0,025 + 0,008 = 0,033 мм S min = EI – es = 0 - 0 = 0 мм | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
S m = (S max + S min )/2 = (0,033+0) /2 = 0,0165 мм TS = S max - S min = 0,033 – 0 = 0,033 мм TS = TD + Td = 0,025 + 0,008 = 0, 033 мм 2.4. Расчет характеристик посадок резьбового соединения.
Резьба М8 По таб.4.10. [1] – шаг резьбы равен 1,25. К данной резьбе не предъявляется никаких особых требований, поэтому выбирается шестая степень точности; посадка 6Н/6 g . Посадка с небольшим гарантированным зазором обеспечивает легкую свинчиваемость деталей. Предельные размеры [1, таб.4.12]. d = D = 8 мм d 2 = D 2 = 8 – 1 +0,188 = 7,188 мм d 1 = D 1 = 8 – 2 + 0,647 = 6,647 мм Наружный диаметр. Гайка: D max – не нормируется D min = D + EI = 8 + 0 = 8 мм Болт : d max = d + es = 8 – 0,028 = 7,972 мм d min = d + ei = 8 - 0,240 = 7,760 мм Td = es – ei = -0,028 + 0,240 = 0,212 мм Внутренний диаметр: Гайка: D 1max = D 1 +ES 1 = 6,647 + 0,265 = 6,912 мм D 1min = D 1 + EI 1 = 6,647 + 0 = 6,647 мм TD = ES 1 – EI 1 = 0,265 - 0 = 0,265 мм Болт : d 1max = d 1 + es = 6,647 – 0,028 = 6,619 мм d 1 min - не нормируется Средний диаметр: Гайка: D 2 max = D 2 + ES 2 = 7,188 + 0,160 = 7,348 мм D 2min = D 2 + EI 2 = 7,188 + 0 = 7,188 мм TD = ES 2 – EI 2 = 0,160 - 0 = 0,160 мм | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Болт: d 2 max = d 2 + es = 7,188 - 0,028 = 7,160 мм d 2min = d 2 + ei 2 = 7,188 - 0,146 = 7,042 мм Td = es – ei 2 = 0,028 + 0,146 = 0,118 мм Характеристика соединения по среднему диаметру. S 2max = D 2max – d 2min = 7,348 – 7,042 = 0,306 мм S 2min = D 2min – d 2max = 7,188 – 7,160 = 0,028 мм S 2m = (S 2max + S 2min )/2 = (0,306+0,028) /2 = 0,167 мм TS 2 = S 2max - S 2min = 0,306 – 0,028 = 0,278 мм Схема полей допусков по среднему диаметру. Схема полей допусков резьбового соединения: | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
2.5. Расчет характеристик посадок шлицевого соединения. Для выбранного шлицевого соединения: D -6 x 11 x 14 x 3 · Поверхность центрирования – D · Число зубьев (шлиц) Z =6 · Внутренний диаметр d = 11 мм · Наружный диаметр D = 14 мм · Толщина зуба вала и ширина паза втулки b = 5 мм По внутреннему диаметру: 11 Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,180 мм; EJ =0. Вал: es = -0,290 мм; ei = -0,400 мм. Схема полей допусков: | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Расчет: Отверстие: D max = D + ES = 11 + 0,180 = 11,180 мм D min = D + EI = 11 + 0 = 11 мм TD = ES – EI = 0,180 – 0 = 0,180 мм Вал : d max = d + es = 11 - 0,290 = 10,710 мм d min = d + ei = 11 - 0,400 = 10,600 мм Td = es – ei = -0,290 + 0,400 = 0,110 мм Сопряжение: S max = ES – ei = 0,180 + 0,400 = 0,580 мм S min = EI – es = 0 +0,290 = 0,290 мм S m = (S max + S min )/2 = (0,580 + 0,290) /2 = 0,435 мм TS = S max - S min = 0,580 – 0,290 = 0, 290 мм TS = TD + Td = 0,180 + 0,110 = 0, 290 мм По наружному диаметру 14 Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,027 мм; EJ = 0. Вал: es = 0 мм; ei = -0,018 мм. Схема полей допусков: | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Расчет: Отверстие: D max = D + ES = 14 + 0,027 = 11,027 мм D min = D + EI = 14 + 0 = 11 мм TD = ES – EI = 0,027 – 0 = 0,027 мм Вал : d max = d + es = 11 + 0 = 11 мм d min = d + ei = 11 - 0,018 = 10,982 мм Td = es – ei = 0 + 0,018 = 0,018 мм Сопряжение: S max = ES – ei = 0,027 + 0,018 = 0,045 мм S min = EI – es = 0 +0 = 0 мм S m = (S max + S min )/2 = (0,045 + 0) /2 = 0,0225 мм TS = S max - S min = 0,045 – 0 = 0, 045 мм TS = TD + Td = 0,018 + 0,027 = 0, 290 мм По боковым сторонам шлицы вала и втулки сопрягаются по: 3 Предельные отклонения по ГОСТ 25347-82: Отверстие: ES = +0,045 мм; EJ = +0,020мм. Вал: es = 0 мм; ei = -0,014 мм. Схема полей допусков: | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Расчет: Отверстие: D max = D + ES = 3 + 0,045 = 3,045 мм D min = D + EI = 3 + 0,020 = 3,020 мм TD = ES – EI = 0,045 – 0,020 = 0,025 мм Вал : d max = d + es = 3 + 0 = 3 мм d min = d + ei = 3 - 0,014 = 2,986 мм Td = es – ei = 0 + 0,014 = 0,014 мм Сопряжение: S max = ES – ei = 0,045 + 0,014 = 0,059 мм S min = EI – es = 0,020 - 0 = 0,020 мм S m = (S max + S min )/2 = (0,059 +0,020) /2 = 0,0395 мм TS = S max - S min = 0,059 – 0,020 = 0, 039 мм TS = TD + Td = 0,014 + 0,025 = 0, 039 мм | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
3. Выбор и обоснование степени точности зубчатого колеса.
Зубчатое колесо: Z = 30; m = 1,5 мм; d = 45 мм Исходя из эксплуатационных требований, предъявляемых к шпиндельной головке назначаем для цилиндрической прямозубой передачи 7 степень точности по всем трем нормам, с видом сопряжения С. 7-С ГОСТ 1643-81 К нормам точности зубчатого колеса относится кинематическая точность, плавность работы и полнота контакта зубьев. Каждая из норм делится на комплексы, в пределах которых существуют поэлементные показатели. Комплексными показателями кинематической точности являются суммарная кинематическая погрешность колеса F ir и колебание межосевого расстояния за оборот колеса при двухпрофильном зацеплении с измерительным колесом F ir . К поэлементным показателям кинематической точности относится радиальное биение зубчатого венца F rr и колебания длины общей нормали F vwr . Комплексные показатели и комплексы поэлементных показателей для измерения и контроля точности изготовления заданного колеса по всем нормам точности представлены в таблице 1.
| ||||||||||||||||||||||||||
Лист | ||||||||||||||||||||||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Нормы кинематической точности.
Кинематическая погрешность зубчатого колеса – разность между действительным и номинальным углами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого измерительным зубчатым колесом. При контроле F ir . Получают график. Наибольшая кинематическая погрешность зубчатого колеса F ir . – это наибольшая алгебраическая разность значений кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах его полного оборота. Колебания длины общей нормали F vwr . – разность между наибольшей и наименьшей действительными длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе. Действительная длина общей нормали W – это расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум разноименным боковым поверхностями зубьев. E wr . = W n . – W E vwr . = W max . – W min W n . – действительная длина общей нормали E wr . – наименьшее отклонение длины общей нормали Радиальное биение зубчатого венца F rr – разность действительных предельных положений исходного контура в пределах зубчатого колеса. Радиальное биение определяется на биениемере. F rr = r max - r min | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Местная кинематическая погрешность зубчатого колеса f ir – наибольшая разность между местными соседними экстремальными значениями кинематической погрешности зубчатого колеса в пределах его оборота.
Отклонение шага зацепления f pbr – разность между действительным и номинальным шагом зацепления. Действительный шаг зацепления – это кратчайшее расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум одноименным активным боковым поверхностям соседних зубьев колеса. Отклонение окружного шага – это дискретное значение кинематической погрешности зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг при k =1. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Суммарное пятно контакта – часть активной боковой поверхности зуба зубчатого колеса, на которой располагаются следы прилегания зубьев парного зубчатого колеса в собранной передаче после вращения под нагрузкой, заданной технической документацией.
Величину пятна контакта оценивают относительными его размерами в процентах. по высоте: * 100% по длине: * 100% Погрешность направления зуба F r – расстояние между двумя ближайшими друг к другу номинальными делительными линиями зуба в торцевом сечении, между которыми размещается действительная линия зуба, соответствующая рабочей ширине зубчатого венца. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
4. Обоснование выбора универсального измерительного прибора Измеряемый размер – вал 80 g 5 Допуск вала TD = ES – EI = -0,010 + 0,023 = 0,013 мм Допустимая погрешность измерения: = 5 мкм Для измерения выбирается рычажно-зубчатая головка 2ИГ ГОСТ 18833-75 Основные метрологические характеристики: Цена деления отчетного устройства, мм 0,002 Используемое перемещение измерительного стержня, мм ± 0,10 Предельная погрешность показаний, мкм 5 Класс применяемых концевых мер длины 3 Принципиальная схема микрометра гладкого: 1. измерительный стержень; 2. рычаг; 3. зубчатый сектор; 4. зубчатое колесо; 5. стрелка прибора; 6. шкала прибора; S – перемещение измерительного стержня. Вывод: допуск измеряемого размера не превышает перемещение измерительного стержня прибора; предельная погрешность измерения рычажно-зубчатая головка не превышает допускаемую погрешность измерения.
Измерительный прибор выбран правильно. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Заключение. В работе были рассчитаны посадки гладких цилиндрических соединений; выбраны посадки соединений деталей узла; выполнен расчет размеров системы калибров; выбраны и рассчитаны посадки подшипника качения; выполнен выбор и расчет посадок шлицевого соединения; назначены нормы точности зубчатого колеса; произведен расчет размерной цепи; разработан сборочный чертеж узла и рабочие чертежи деталей и калибров. В ходе выполнения работы были получены навыки по выбору и обоснованию посадок типовых соединений приобретены навыки по назначению шероховатости поверхностей и назначению предельных отклонений форм и расположения поверхностей; закреплены навыки по расчету размерной цепи и оформлению рабочих и сборочных чертежей. | ||||||
Лист | ||||||
Изм. | Лист | № документа | Подпись | Дата |
Список литературы: 1. Допуски и посадки. |